電壓放大器在壓電噴墨打印單元驅(qū)動(dòng)中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)名稱：壓電噴墨打印單元驅(qū)動(dòng)

實(shí)驗(yàn)原理：由于壓電式噴墨打印頭是基于逆壓電效應(yīng)工作的，對(duì)壓電驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試一方面可以對(duì)不同尺寸參數(shù)的壓電驅(qū)動(dòng)器振幅進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，另一方面也可以從測(cè)量結(jié)果中分析其他振動(dòng)信息來(lái)對(duì)壓電噴墨波形的設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)。一般的接觸式振動(dòng)測(cè)試方法需要在被測(cè)物體上加裝各式傳感器，不適用于微小物體、微小振動(dòng)的測(cè)量，而激光多普勒振動(dòng)測(cè)試技術(shù)是一種高精度、高分辨率、非接觸式無(wú)損測(cè)量的方法。當(dāng)激光器發(fā)出一束激光照射到振動(dòng)物體的表面，反射回來(lái)的激光會(huì)攜帶振動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)信息，激光的頻率會(huì)發(fā)生變化，這就是多普勒頻移現(xiàn)象。

測(cè)試設(shè)備：信號(hào)發(fā)生器、ATA-2021高壓放大器、激光多普勒測(cè)振儀、示波器

圖：激光多普勒測(cè)振實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：通過(guò)多普勒振動(dòng)測(cè)試一方面可以獲得振動(dòng)板的振動(dòng)方向，另一方面可以獲得其固有頻率和階躍響應(yīng)時(shí)間。首先在噴墨打印單元驅(qū)動(dòng)器上下電極之間加載正向單梯形波(本文以上電極電位高于下電極電位為正向驅(qū)動(dòng)波)上升時(shí)間=5us，電壓保持時(shí)間=35us，下降時(shí)間=5us，驅(qū)動(dòng)電壓U=10Vpp，頻率=10kHz，從激光多普勒振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)得到壓電振動(dòng)板中心的位移---時(shí)間圖（下圖）。

圖：?jiǎn)螛O性梯形波驅(qū)動(dòng)下壓電驅(qū)動(dòng)器的位移變化實(shí)驗(yàn)曲線

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：根據(jù)上圖，結(jié)合多普勒測(cè)振儀的位移方向標(biāo)定方式，可以判斷振動(dòng)板的振動(dòng)方向：在電壓上升時(shí)間內(nèi)，振動(dòng)板向腔室外側(cè)運(yùn)動(dòng)，腔室體積擴(kuò)大，產(chǎn)生負(fù)壓，將墨水從供液池經(jīng)限流部吸入壓力腔室;電壓保持時(shí)間內(nèi)，振動(dòng)板在平衡位置附近振動(dòng)，位置基本不變，不產(chǎn)生壓力波，電壓上升沿產(chǎn)生的壓力波在腔室內(nèi)傳播，電壓下降時(shí)間內(nèi)，振動(dòng)板恢復(fù)原位，腔室體積縮小，產(chǎn)生正壓，將墨水?dāng)D出噴孔。

選擇該功率放大器的原因：帶寬高、電壓精準(zhǔn)度高、輸出波形好、操作簡(jiǎn)單。